Desenmascaradas: la complejidad de la cubierta de las Micobacterias se confirma

autor: Miguel Vicente


Se calcula que a diario mueren de tuberculosis cuatro mil personas. La tuberculosis, una enfermedad producida por el bacilo de Koch (Mycobacterium tuberculosis) y que se pensó estaba desapareciendo, vuelve a ser en la actualidad un serio motivo de preocupación.  No sólo es frecuente entre los enfermos de SIDA, a los que ataca por la debilidad de su sistema inmune, también quienes reciben medicación para bloquear el factor de necrosis tumoral, una terapia usada para aliviar algunas enfermedades autoinmunes, pueden ser atacados por el bacilo de Koch con más facilidad. Contribuye a aumentar la preocupación actual el que estén apareciendo cepas de M. tuberculosis que son resistentes a varios de los pocos antibióticos que pueden combatirlo. Que el bacilo de Koch sea difícilmente tratable se debe a varias causas, una es que suele mantenerse en estado de letargo, en el que los antibióticos son menos eficaces, otra acaba de descubrirse: la estructura de la cubierta de las Micobacterias es más compleja y resistente de lo que se creía.


Una imágen romántica de la tuberculosis. Laactriz brasileña Cacilda Becker en una representación de “La Dama de lasCamelias” dirigida por  Luciano Salce, en Sao Paulo, Brasil (1952).


Clasificación bajo sospecha
En un artículo anterior de este foro se explicaba que la existencia de dos membranas en las bacterias Gram-negativas no solo las hacía distintas de las Gram positivas, sino más resistentes a antibióticos como la penicilina.  Las Micobacterias, entre las que se encuentra el causante de la tuberculosis y el de la lepra, se habían clasificado, por las forma en que se tiñen por la tinción de Gram, como Gram positivas. Sin embargo su capacidad de resistir a muchos antibióticos no casaba con esa clasificación. Ahora se ha observado en gran detalle la estructura de la cubierta de bacterias como Mycobacterium smegmatis y la cepa BCG de Mycobacterium bovis, bacterias emparentadas con el bacilo de Koch pero menos peligrosas, y podemos concluir que su cubierta es más compleja de lo que nos revelaba el método de tinción de Gram.

Tres dimensiones apilando rodajas
Para revelar la estructura de la cubierta de las Micobacterias se ha usado la criotomografía electrónica, una técnica que ya comentamos en otro artículo y que utiliza imágenes de muestras ultracongeladas (para preservar intacta su estructura) obtenidas con potentes microscopios electrónicos.  Primero se obtienen imágenes de la misma muestra tomadas a varias profundidades y vista desde distintos ángulos y a continuación se recompone la estructura en tres dimensiones juntando en un ordenador todas las vistas obtenidas.


Imágenes al microscopio óptico (arriba a la izquierda) y de criotomografía electrónica (arriba a la derecha y abajo) de Mycobacterium bovis. La imagen de la izquierda es la de un campo con varias bacterias. La imagen a la derecha es una sección de las que se apilan para conseguir la reconstrucción tridimensional. La imagen de abajo incluye en color la estructura tridimensional  de la cubierta, en amarillo dos capas de lípidos (la externa a la derecha) y la pared rígida en azul entre ambas. Imagen: Christian Hoffmann/Harald Engelhardt, MPI of Biochemistry, Martinsried, Alemania.


Razones para la resistencia
Las imágenes muestran que, además de una doble capa interna de lípidos (grasas) y una pared celular rígida en la que se integran compuestos específicos de las Micobacterias (los ácidos micólicos), hay otra doble capa de lípidos que recubre a estas bacterias. En la complejidad de esta estructura puede encontrarse una de las razones por las que la tuberculosis es tan difícil de tratar. La otra es que, como decíamos, tras infectar al paciente el bacilo de Koch entra en estado de letargo y en esas condiciones la mayoría de los antibióticos son poco eficaces. Curar la tuberculosis necesita un tratamiento prolongado y costoso que no es cómodo de seguir y en el que se corre el riesgo de que algunos pacientes lo abandonen antes de curarse. Saber más sobre la estructura de la cubierta ciertamente que va a ayudar a descubrir mejores antibióticos o a mejorar los que ya tenemos, pero también será necesario conocer mejor el comportamiento de la bacteria cuando está aletargada durante la fase de latencia de la enfermedad.


REFERENCIA

C. Hoffmann, A. Leis, M. Niederweis, J. M. Plitzko, and H. Engelhardt. 2008. Disclosure of the mycobacterial outer membrane: Cryo-electron tomography and vitreous sections reveal the lipid bilayer structure. Proc. Natl. Acad. Sci. 105: 3963–3967.


OTROS FOROS en weblogs mi+d
En el foro Salud pública y algo más pueden consultarse aspectos complementarios sobre la tuberculosis:
Tuberculosis, actualización de una enfermedad reemergente
La tuberculosis mundial en cifras
Día Mundial de la Tuberculosis 24 de marzo


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Comentarios

Un hermoso relato de decadencia. Adiós a Margarita Gautier y a Casilda Becker, adiós también a la tinción de Gram,…..

Que poco va quedando de aquellos apuntes……..

Un abrazo, Miguel, y gracias de nuevo por romper la barrera del laboratorio,…..

Buenas

Yo les comento a mis alumnos que el "look" glamour-tuberculoso que nació en el siglo XIX todavía no ha pasado de moda. Aquí dejo dos enlaces con imágenes que lo demuestran:

Robert Smith, cantante del grupo "The cure":

http://www.powell-pressburger.org/Images/RobertSmith.jpg

Muerte, personaje de la serie de comic "Sandman":

http://www.answers.com/topic/death-jpg-2

Evidentemente, cuando en la siguiente diapositiva le muestras que esa enfermedad infecta a unos 8 millones de personas al año, las sonrisas desaparecen.

Un saludo

Hola Miguel,

te felicito por el blog, por hacer accesible información tan actual sobre microbiología al público en general. Y en especial por este post, ya que mucha gente desconoce el grave problema que supone aún la tuberculosis.

Sólo una puntualización, es importante diferenciar entre "infección" y "enfermedad", ya que puede haber (y en muchos casos hay) infección (es decir, presencia de microorganismos patógenos en un ser vivo) sin que se produzca enfermedad (manifestación sintomática de la infección).

Esto es especialmente cierto en el caso de la tuberculosis: el número de personas infectadas por Mycobacterium tuberculosis es de ¡2000 millones! (1/3 parte de la población mundial), y de éstos cada año enferman 9 millones de personas:

http://www.who.int/tb/publications/2008/factsheet_april08.pdf

Se estima que sólo 1 de cada 10 personas infectadas desarrollará la enfermedad. El problema con los enfermos de SIDA y las personas que reciben terapias inmunosupresoras es que, si ya estaban infectados por Mycobacterium tuberculosis, las probabilidades de que desarrollen la enfermedad son mucho mayores que en personas sanas capaces de controlar la infección.

Saludos

Gracias por tu comentario. Tienes razón, Cambio la palabra "infectados" por "atacados" que creo es más precisa, sin dejar de ser sencilla, para describir lo que ocurre.

A ver si le ha quedado claro a una profana en la materia como yo: las micobacterias son Gram+, pero tienen una membrana externa, como las bacterias Gram -. Es decir, serían como bacterias Gram negativas, pero con la capa de peptidoglicano mucho más gruesa, y eso las haría mucho más resistentes a antibióticos. ¿Es así?

Esto significaría que en esta manera de clasificación, como en muchas otras, tampoco existe o blanco o negro (o Gram+ o Gram-) sino que podemos encontrar también una extensa excala de grises en las cuales encajarían perfectamente algunas bacterias. ¿Me equivoco?

Si así fuera, ¿es fiable realmente la tinción de Gram? ¿Habría que buscar otra manera de clasificar a los microorganismos por su pared celular?

Espero no haber soltado una tontería tras otra, si estoy equivocada estaría encantada de que alguien me corrigiera.

Un saludo

Hola Irae,

podríamos decir que son "grampogativas", si se me permite. O sea que ni son Gram positivas (porque tienen dos cubiertas lipídicas), ni Gram negativas porque su cubierta externa no es como la membrana externa de las Gram negativas.

La tinción de Gram no refleja una clasificación, sino unas propiedades fisiológicas de la cubierta bacteriana para retener determinados colorantes tras determinados tratamientos. Que los microbiólogos la hayan usado como criterio de clasificación en un tiempo no quiere decir que la clasificación actual sea esa, pero entrar en la filogenia bacteriana nos llevaría demasiado espacio y tiempo.

Un breve esbozo de cómo es de compleja la filogenia lo indiqué en el artículo "¿Las bacterias son arcaicas o son modernas?: la estructura de los tARNs revela una genealogía sorprendente."

http://weblogs.madrimasd.org/microbiologia/archive/2008/03/23/87138.aspx

Un saludo

Miguel Vicente

Como sabes, Miguel, me gusta incordiar. Espero que no te moleste.

Enhorabuena por tu post y por tener comentarios tan lúcidos como el de Irae. Mis felicitaciones también por acuñar el término grampogativas a tiempo. Seguro que si lo hubieses soltado en clase o se te hubiera escapado en un examen hoy no podríamos disfrutar de tu blog.

Y ahora mi preguntita quisquillosa:

¿Será posible que algún día ocurra con la estructura de los tARNs lo que hoy con la tinción de gram?; es decir, ¿que ya no sea un sólido criterio taxonómico?. Por favor, no me mandes a leer por ahí, simplemente dime sí o no.

Un abrazo

Hola Emilio,

gracias por el comentario. Vayamos a lo que preguntas. En mi opinión, que no soy nada experto en taxonomía, hay que irse a mirar el árbol de Doolitle, pero no el original, sino el que tiene anastomosis de unas ramas con otras (Doolittle. 1999. Phylogenetic classification and the universal tree. Science. 284: 2124-2128) al que él llama "reticulado".

Si ahora nos imaginamos que lo que pasa por las interconexiones de una a otra rama no son "especies", sino bloques de genes que realizan una función, tendremos una imagen posible de lo que ha pasado. Los rARN (ribosomales) nos dicen cómo se han transmitido de unos bichos a otros las máquinas eficientes para hacer proteínas, los tARN (de trasferencia) cuál ha sido el camino para que el reconocimiento de codones sea el adecuado, los genes de división celular y pared cómo se puede montar un septo transversal compitiendo con el crecimiento en longitud de la bacteria (Mingorance,et al. 2004. Genomic channeling in bacterial cell division. J. Mol. Recog. 17: 481-487), etc.

Que entonces la taxonomía como casillero donde colocamos a cada bicho se nos desmorona un poco, pues es posible, pero la urgencia de clasificar ha debido ser de aparición muy reciente en la evolución, cuando el Homo sapiens tuvo tiempo de sobra para encasillar lo que ve. Hasta entonces la urgencia no debía ser esa, sino comer lo mejor posible, evitar ser comido, aprovechar al máximo la poca comida que hay por el mundo y disfrutar un poco reproduciéndose.

Sería divertido pensar en un mundo en el que la evolución de los seres vivos tuviese por objeto el encajar perfectamente en las casillas taxonómicas de unos seres humanos que ni tan siquiera existían. ¿No es algo de eso lo que propone el "diseño inteligente"?

Pero posiblemente la urgencia de ordenar y clasificar también tenga un carácter práctico. ¿cómo clasificamos a los investigadores, los que más publicaciones tienen, los que más índice de impacto consiguen, los de mayor índice h? Es tan solo un ejemplo, a lo mejor un día se clasifican como los que escribieron foros y los que no…

Un abrazo

Miguel Vicente

Mmmmm…

Miguel, como estaba sospechando ya me has mandado a leer más y,….curioso! eso del árbol filogenético reticulado. ¿Acaso podrá ser eso un árbol filogenético que no es un arbol filogenético?. Tendré, pues que leer la separata que me indicas para ver en qué consiste ese árbol desarbolado. Un concepto post-moderno que, al menos a mí, me invita a abrir puertas a ideas nuevas y variadas sobre evolución. Algo que puede ser visto como más parecido a una tormenta que a un ir y venir de genes,………

Voy, obediente a sumergirme en lecturas,….

Un abrazo

(requerido)

(requerido)


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